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Knowledge Aided
Engineering Manufacturing
and Related
Technologies
Informatica Grafica Ing. Michele Antolini [email protected] (Prof. a contratto)
Dipartimento di Meccanica - Politecnico di Milano
KAEMaRT Michele ANTOLINI
About me
! Classe 1981
! Laurea Triennale e Specialistica in Ingegneria Informatica, Politecnico di Milano 2007
! Dal 2009 Dottorando di Ricerca presso il Politecnico di Milano
! Campi di ricerca: dispositivi haptic e realtà virtuale
KAEMaRT Michele ANTOLINI
Haptics
• I dispositivi haptic sono in grado di fornire stimoli al senso del tatto
• Spesso sono bracci robotici il cui volume di lavoro è confrontabile, a seconda del modello speci!co, con quello del polso, dell’avambraccio o dell’intero braccio umano (alcuni modelli sono anche più grandi)
• Il braccio robotico possiede una serie di sensori in grado di rilevare lo spostamento dell’end e!ector (impugnato dall’utente) o la forza su di esso applicata, simulando e"etti !sici, reazioni vincolari (cerniere, giunti sferici, cinematismi in genere) e collisioni tra oggetti rigidi o deformabili
• Si può simulare quindi la presenza di oggetti
• Un altro tipo di dispositivo haptic, detto tattile, simula principalmente il contatto sulla pelle generando caratteristiche come ruvidità, attrito, etc.
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Haptics
• Attività a distanza (teleoperations) • Controllo aeroveicoli, attività in ambienti pericolosi, scala macro/micro
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Haptics
• Prototipi virtuali • Ritorno di forza, percezione di forme, scultura/modellazione virtuale • Training medico • Sensable - http://www.sensable.com/
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Haptics
• Vibrazione • Stretch della pelle o estrusione di pin (http://www.cim.mcgill.ca/~haptic/
laterotactile/papers/VL-VH-HS-08/)
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SATIN - Sound And Tangible Interface for Novel product design
• Dispositivo haptic lineare, attuato da
servo motori ed opportunamente sensorizzato, in grado di conformarsi secondo una curva o una super!cie (con alcuni limiti)
• L’utente indossa occhiali 3D, vede un oggetto virtuale ed è in grado di percepirne la forma tramite il senso del tatto
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SATIN
IP1 IP2IP3
IP4 IP5 IP6
IP7
IP6IP7
IP1 IP2 IP3 IP4 IP5
Virtual Object
Real hapticstrip
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SATIN
R2
R1
IP1 IP2
IP3
a) Hanging pivot inminimal distance.
3
4
1
2
IP1
IP2 IP3
b) Hanging pivot in maximal distance.
IP3
IP2
IP1
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HNAVI
Haptic Navigation System • Sistema in grado di indicare la direzione da seguire utilizzando
esclusivamente il senso del tatto
• Viene utilizzato l’e"etto giroscopico derivante dall’inclinazione dell’asse di rotazione di un volano rotante
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12 Gyro device
Stabilizzazione della direzione della coppia fornita all’utente • Utilizzo due volani. La direzione del vettore coppia rimane stabile,
anche se il suo modulo decresce in maniera proporzionale a senθ • I volani sono controrotanti, in modo da poter cancellare l’effetto
giroscopico quando non necessario
Perceived Direction
Tilt
Counter rotating!ywheels
Additional DOF to change displayed direction
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Direction of perceived attraction force"
Rotating flywheel"
Servo for asymmetric, cyclical angular displacement"
Asymmetric rotation"
Primo prototipo
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Informatica Gra!ca
Argomenti del corso Prima parte: ripasso di geometria analitica (3D) • Vettori • Matrici di trasformazione delle coordinate • Rappresentazione linee e piani in due e tre dimensioni • Curve e super!ci • Geometria proiettiva e visualizzazione
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Informatica Gra!ca
Argomenti del corso Seconda parte: OpenGL • Hardware 3D • Struttura delle librerie OpenGL • Visualizzazione linee, poligoni, curve e super!ci • Quadriche e evaluators, NURBS • Interattività, pick di oggetti 3D
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Informatica Gra!ca
Argomenti del corso Argomenti avanzati • Ottimizzazione utilizzando Display List • Colori e illuminazione • Blending, antialiasing, fog • Texture • Shaders (GLSL: OpenGL Shading Language)
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Informatica Gra!ca - Valutazione
• Esercitazioni di laboratorio: 0-3 punti. Alla !ne dei laboratori dovrete consegnare l’esercizio richiesto. Al termine del corso verranno valutati globalmente.
• Sviluppo di un progetto in cui l’interfaccia OpenGL sia coinvolta in maniera rilevante e in cui vengano utilizzate le conoscenze teoriche mostrate a lezione
• Redazione di un breve elaborato (15-20 pagine) che descriva le fasi del progetti progettazione e sviluppo, commentandone i risultati !nali
• Presentazione e dimostrazione delle funzionalità in sede d’esame • Gruppi: 2-3 studenti
• Ben visti progetti multidisciplinari • Concordare sempre con il docente i dettagli del progetto
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Informatica Gra!ca
Calendario • Venerdi 9.30-13.30 Le date dei laboratori verranno comunicate nei prossimi giorni (stesso giorno ed ora delle lezioni) Durante il mese di maggio sono previste 3 lezioni aggiuntive (12 ore)
KAEMaRT Michele ANTOLINI
Informatica Gra!ca
Materiale del corso Sul sito u#ciale predisposto da UniBG (codice corso 38001) http://www.unibg.it/struttura/struttura.asp?corso=38001 Iscrizione al sito: http://www.kaemart.it/infogra!ca/unibg Verrà utilizzato per comunicazioni via email e per la consegna dei progetti !nali. Codice d’iscrizione: chiedere al docente